乳腺癌细胞中EYA2调控H2A.X~(Y39)磷酸化修饰及其功能

我们的前期研究在乳腺癌细胞SKBR3中首次检测到了组蛋白H2A.X第39位酪氨酸残基(Y39)可以发生磷酸化修饰(H2A.X~(Y39ph))。该位点的磷酸化修饰是γ-H2A.X正确形成的必要条件,并促进损伤修复因子募集到DNA损伤区域,有助于损伤修复反应。经过深入研究,我们又发现磷酸酶分子EYA2(eyes absent 2)能够去除乳腺癌细胞SKBR3中H2A.X~(Y39)位点的磷酸化修饰。在DNA损伤后,与H2A.X结合的EYA2蛋白减少,这可能是DNA损伤修复阶段H2A.X~(Y39ph)水平上调的原因。乳腺癌细胞中低水平的EYA2通过上调H2A.X~(Y39ph)水平及下游增殖相关基因转录促进细胞增殖。我们的报道为H2A.X~(Y39ph)功能的深入研究提供了数据基础。     

DNA损伤和修复中的H2AX磷酸化及其在生殖相关细胞中的作用

H2AX是组蛋白H2A家族常见的变体之一，H2AX磷酸化是指哺乳动物细胞中的组蛋白H2AX在其C端第139位丝氨酸上发生磷酸化修饰形成磷酸化组蛋白H2AX(histone H2AX phosphorylation,γH2AX)的过程。目前，γH2AX的检测方法主要有免疫荧光法、流式细胞术、免疫印迹法。γH2AX是DNA损伤尤其是DNA双链断裂(DNA double-strand breaks,DSB)或DNA修复的标志物，已经被应用到医学相关领域，如放射性DNA损伤的检测、癌症的辅助诊断以及预后监测。此外，γH2AX在检测生殖细胞中的DNA损伤及修复和维持胚胎干细胞的自我更新中有重要意义。检测γH2AX水平已成为评价生殖细胞和干细胞质量的重要方法。本文将从H2AX及其家族的生物学特征、γH2AX的检测方法、DNA损伤与修复中的H2AX磷酸化及其在生殖相关细胞中的应用等角度对γH2AX研究进展进行总结和探讨。     

纳米二氧化锆对人永生化角质形成细胞组蛋白H3修饰的影响

目的 阐明纳米二氧化锆暴露对人永生化角质形成细胞Ha Ca T组蛋白H3常见修饰位点的影响,探讨组蛋白H3修饰变化的潜在机制,为纳米材料的进一步安全应用提供理论基础。方法 在利用扫描电子显微镜、激光粒度仪、X射线衍射仪等技术对纳米二氧化锆进行详细表征的基础上,通过蛋白质免疫印迹及流式细胞术等方法评价纳米二氧化锆暴露对细胞生存率、细胞内蓄积量以及组蛋白H3修饰等的影响。结果 在分散介质中纳米二氧化锆明显团聚,比表面积减少,二次粒径增大,其短时间内（1 h）即诱导了组蛋白H3第10位丝氨酸的磷酸化、第9及14位赖氨酸的乙酰化、第4及27位赖氨酸的三甲基化修饰水平的升高。进一步分析发现,纳米二氧化锆的细胞内蓄积量及其引起的DNA损伤水平,与纳米二氧化锆诱导的组蛋白H3修饰水平均呈线性相关。结论 纳米二氧化锆暴露后诱导了Ha Ca T细胞组蛋白H3常见修饰位点的变化,其细胞内的蓄积是诱导组蛋白H3修饰变化的关键因素之一,且组蛋白H3修饰的调控机制可能涉及DNA损伤修复途径。     

基于组蛋白甲基化信息的H2A.Z和H2A核小体识别

组蛋白H2A的变体H2A.Z在基因的表达过程中发挥着重要的作用。根据H2A.Z和H2A核小体中组蛋白甲基化修饰方式的不同,作者应用多样性增量二次判别方法(increment of diversity with quadratic discriminant,IDQD)成功地对H2A.Z和H2A核小体进行了识别,说明了以组蛋白甲基化信息作为特征参数的IDQD模型对H2A.Z和H2A核小体识别的有效性。通过计算DNA序列的柔性,发现H2A.Z核小体对应的DNA序列的平均柔性比常规H2A核小体对应的DNA序列的平均柔性弱。     

组蛋白H2B单泛素化参与DNA损伤修复的调控机制

作为一种重要的组蛋白修饰形式,H2B的单泛素化(uH2B)广泛地参与DNA复制、基因的表达与转录、DNA损伤修复及异染色质维持等生物学事件.在裂殖酵母中,H2B的单泛素化发生在其羧基端的119位赖氨酸(K119),并依赖于Rhp6/Bre1泛素连接酶复合体.研究表明,uH2B通过破坏H2A/H2B二聚体的结构促进mRNA在转录过程中的延伸,同时促进H3K4的三甲基化激活基因的表达及参与DNA损伤修复.本研究发现,Rhp6能够对核糖核苷酸还原酶抑制基因(Spd1)位点进行活跃的染色质修饰,促进H2B的单泛素化并抑制基因表达,从而促进dNTP的合成并调控DNA复制及损伤修复.重要的是,本研究发现,该过程不依赖于H3K4而决定于H3K9的三甲基化.同时uH2B直接在DNA双链断裂位点富集,通过改变染色质的结构参与DNA损伤修复,该过程中可能存在其他更为复杂的分子机制.     

组蛋白翻译后修饰与DNA损伤响应蛋白招募的调控

组蛋白翻译后修饰是细胞DNA损伤早期应答反应的重要内涵,一方面是松弛、开放染色质结构的必要分子调节事件,以便DNA损伤响应蛋白能接近DNA损伤位点;另一方面直接参与DNA损伤修复蛋白招募过程的调控。综述了在DNA损伤信号激发下,发生的组蛋白主要修饰类型,异组蛋白H2AX、H2A.Z在DNA损伤部位与组蛋白置换,及其对DNA损伤响应蛋白招募的调节作用和机制。     

基于DNA弯曲度的H2A.Z核小体定位与修饰研究

在真核生物染色质中,H2A.Z是高度保守的组蛋白变异体,与转录调控、基因组的稳定性密切相关。为了探讨组蛋白修饰、DNA弯曲度与H2A.Z核小体定位三者之间的关联,在得到实验所测的相关数据后,利用MINE算法并结合皮尔逊相关系数在酵母全基因组的转录起始位点周围探讨了三者间的线性与非线性关系。其中MIC算法可以定量的得出数据之间关联度大小的值,用于衡量数据之间是否存在着关联,而皮尔逊相关系数则用于检查是否为线性关联。结果除了发现大部分组蛋白修饰种类和核小体定位之间存在着线性关联外,还探测到有两种组蛋白修饰数据(H4ac修饰与GCN4修饰)和核小体定位数据之间存在着以往未发现的非线性关系(大致呈正余弦函数),并从数据的生物背景(组蛋白修饰与核小体位置)上探讨了出现非线性现象的原因。     

咖啡因抑制辐照区和旁区细胞的γ-H2AX foci的形成

辐射诱导的旁效应不仅在体外实验存在,也在动物体内存在,这对辐射剂量的计算和辐射风险的评估有重要影响。咖啡因是一个模式辐射敏感剂,显著增强辐射的细胞毒性。咖啡因也显著增强辐射诱导的旁效应,咖啡因处理使未受辐照的旁细胞对损伤信号更加敏感,但其机理并不清楚。在正常人原代细胞AG1522中,分析了咖啡因处理对组蛋白H2AX磷酸化的影响,咖啡因显著减少α粒子辐射区和旁区γ-H2AX foci阳性细胞的比率和每个细胞γ-H2AX foci点数,表明咖啡因处理抑制了H2AX磷酸化,后者启动细胞对DNA双链断裂的修复,从而提示咖啡因增强辐射旁效应可能的机理,对辐射治疗具有重要意义。     

组蛋白H3Thr3磷酸化在Sf9细胞有丝分裂中的动态定位

【目的】研究组蛋白H3Thr3磷酸化这一表观标记在Sf9细胞有丝分裂中的功能。【方法】通过固相法合成一段包含组蛋白H3第1-9位氨基酸的肽段[ARTKQTARKC],将第3位苏氨酸进行磷酸化修饰(P-Pep 226555)或者不修饰(NP-Pep 080472)后制备抗体,Western blot检测抗体的特异性。培养Sf9细胞,通过爬片制备细胞处于有丝分裂不同时期的玻片,以免疫荧光标记检测磷酸化H3Thr3(H3Thr3ph)抗体在Sf9细胞有丝分裂不同时期的定位特点。【结果】在Sf9细胞中,组蛋白H3Thr3的磷酸化发生在前期细胞染色体的特定位置;随着细胞周期的进行,磷酸化信号逐渐增强,中期达到最高水平,有丝分裂后期在形成子细胞的赤道板处均匀分布,末期仅在赤道板特定位置残留微弱的磷酸化信号。【结论】H3Thr3的磷酸化与Sf9细胞胞质有丝分裂相关。     

玉米根V-ATPase的A亚基磷酸化位点的鉴定

以玉米(Zea mays L)根的高纯度液泡膜为材料进行的磷酸化反应表明,液泡膜蛋白的磷酸化可明显提高v型H -ATPase(V-ATPase)的ATP水解活性和H 转运活性.进一步研究表明,纯化的液泡膜蛋白能被硫代磷酸化,用V-ATPase的A亚基抗体将一条约69 kD的条带鉴定为A亚基.为了测定V-ATPase的A亚基的磷酸化位点,从硫代磷酸化的凝胶中切下A亚基条带并用胰蛋白酶彻底消化.用RP-HPLC分离纯化酶解片断,收集纯化的硫代磷酸化肽段进行质谱分析所测定的分子量为573.83 Da.A亚基胰蛋白酶彻底消化后能产生61个肽段,只有F56肽段的分子量573.66 Da与573.83 Da最接近,而且F56肽段上只有第525位的丝氨酸可以被磷酸化.因此可以确定,玉米根V-AT-Pase A亚基的潜在磷酸化位点为Ser525.就我们所知,这是首次确定植物V-ATPase A亚基的磷酸化位点.     

组蛋白变异体H2A.Z的研究进展

H2A.Z是组蛋白H2A的变异体之一,是高度保守的组蛋白变异体,参与保护常染色体,防止形成异染色质;并且与转录调节、抗沉默、沉默和基因组稳定性有关。组蛋白变异体H2A.Z可能与染色体形成独立的结构域,从而调节染色质结构功能。但是,H2A.Z对染色体结构功能的作用机制还不是很清楚。组蛋白变异体H2A.Z和它的表观遗传修饰对染色体动态结构和功能起重要的作用。该文将对组蛋白变异体H2A.Z进行综述。     

雌激素受体α磷酸化位点突变体T224A和S559A的构建及其转录激活活性检测

目的:构建雌激素受体α(ERα)T224A和S559A磷酸化位点突变体载体,在HEK293T细胞中检测其表达及突变体生物活性的改变。方法:以pc DNA3-Flag-ERα为模板,通过重组PCR技术扩增目的基因片段并突变碱基,插入pc DNA3-Flag载体;将构建的质粒转染HEK293T细胞进行瞬时表达,通过Western印迹检测融合蛋白的表达,采用萤光素酶报告基因方法检测ERα突变体的活性改变。结果:T224A和S559A磷酸化位点突变体在HEK293T细胞中得到表达,相对分子质量为66×103。在无雌激素(E2)时,野生型ERα及T224A和S559A突变体的转录活性分别为空载体的1.94、1.49和1.84倍;在雌激素存在时,野生型ERα活性增强了1.57倍,T224A和S559A突变体活性分别增强了0.54和0.61倍。结论:224位Thr磷酸化修饰对ERα的活性起重要作用,且2个磷酸化位点突变体受雌激素调控减弱。     

CHD4在染色体重塑中的作用

染色质作为真核细胞遗传信息,体内外各种因素的作用致使不断的产生损伤,但是细胞仍能保持正常的生长、分裂和繁殖,这与基因组稳定性和完整性保持,并且通过自身的损伤修复有着密切的联系。ATP依赖的染色质重塑是染色质重塑的最重要的方式之一,主要是利用ATP水解释放的能量,将凝聚的异染色质打开,协调损伤修复蛋白与DNA损伤位点的作用,通过对组蛋白的共价键修饰或ATP依赖的染色质重塑复合物开启了DNA的损伤修复的大门。CHD4/Mi-2β的类SWI2/SNF2 ATP酶/解螺旋酶域结构域保守性最强,这一结构域存在与多种依赖于ATP的核小体重构复合物。Mi-2蛋白复合物称为核小体重塑及去乙酰化酶NuRd(nucleoside remodeling and deacetylase,NuRD),是个多亚基蛋白复合物,Mi2β/CHD4是该复合物的核心成员。近来的研究发现,CHD4具有染色质重塑功能,并且参与DNA损伤修复的调控。CHD4羧基端的PHD通过乙酰化或甲基化识别组蛋白H3氨基端Lys9(H3K9ac和H3K9me),并且通过Lys4甲基化(H3K4me)或Ala1乙酰化(H3A Lac)抑制与H3、H4的结合,为染色质重塑提供了保障。Mi-2β/CHD4参与DNA损伤反应,定位于DNA损伤γ-H2AX的foci。沉默Mi-2β/CHD4基因,细胞自发性DNA损伤增多和辐射敏感性增强。表明CHD4在染色质重塑中具有重要的作用。     

组蛋白变体H2A.Z的转录调控功能与动态作用机制

H2A.Z是组蛋白H2A常见的组蛋白变体。近年来,人们通过多学科手段探究了H2A.Z对于基因转录的激活或抑制作用。本文在概述组蛋白变体和H2A.Z发展史的基础上,重点阐述了H2A.Z不同亚型、不同翻译后修饰和基因组分布在转录调控过程中的作用,明确了其生物学意义和在肿瘤发生发展、神经系统分化发育过程中的病理生理学意义,并总结了H2A.Z在染色质沉积或者移除的动态调控机制方面的研究进展,以期为深入了解组蛋白变体的多样性,并为寻找相关疾病诊疗的新靶点提供参考。     

组蛋白H3K36甲基化修饰在DNA损伤修复中的作用

维持基因组的稳定性是保证生命活动正常进行的必要条件。内部或外界的刺激会造成DNA的损伤,引起基因组的不稳定,导致细胞死亡甚至肿瘤发生。DNA为基础的核小体上的组蛋白可以发生多种翻译后修饰,其中组蛋白H3第36位上的赖氨酸(H3K36)的甲基化修饰在抑制非正常转录起始、抑制组蛋白交换、调控RNA可变剪切中发挥重要作用。近几年来,多项研究结果也表明,H3K36修饰在双链断裂和错配修复等DNA损伤修复活动中也发挥了调控作用。因此,了解H3K36甲基化在DNA损伤修复中的作用,可为相关疾病的研究与治疗提供理论基础。     

在应答DNA损伤时P53的翻译后修饰

肿瘤抑制基因p53在肿瘤发生中发挥着重要作用,翻译后修饰是调节P53蛋白水平及活性的主要方式之一。癌基因mdm2编码的Mdm2蛋白是p53的负性调节因子,它可通过调节p53的稳定性来调节P53蛋白的水平,在应答DNA损伤时,P53的翻译后修饰可抑制P53和Mdm2的相互作用,使其半衰期延长,P53水平升高,P53N－末端具有多个可磷酸化的位点,这些位点的磷酸化可抑制P53与Mdm2的相互作用,使P53水平和转录活性升高,而P53 C－末端位点的磷酸化可激活P53与特异序列DNA结合的潜能,且C－末端某些位点的乙酰化亦可激活P53ＤＮＡ结合的潜能,进而调节Ｐ５３的水平及活性。     

HCV NS3/4A基因外来表达对Huh7细胞凋亡及DNA损伤应答的影响

NS3/4A是丙型肝炎病毒（hepatitis C virus,HCV）编码的丝氨酸蛋白酶复合体,是病毒完成自身复制周期的必要成分。该研究为调查NS3/4A对细胞凋亡及DNA损伤应答（DNA-damage response,DDR）的影响,在Huh7细胞中表达了外来NS3/4A基因。通过DAPI染色和MTT分析显示,外来表达NS3/4A显著诱导细胞的凋亡和增殖活力的下降。免疫荧光检测结果表明,NS3/4A可明显增加细胞内源性DNA双链断裂（double strand breaks,DSBs）损伤（γH2AX灶点升高）;而进一步用X-ray诱导细胞外源性DSBs损伤后,外来表达NS3/4A的细胞显示出明显的DSBs损伤修复缺陷（减缓的γH2AX灶点消退）。免疫印迹法检测结果显示,NS3/4A可抑制喜树碱（Camptothecin,CPT）诱导的ATM第1 981位丝氨酸的磷酸化（pATM1 981）。以上结果提示,NS3/4A基因外来表达可引起细胞DNA损伤,抑制ATM介导的DSBs损伤修复信号,诱导细胞凋亡通路的活化。     

电离辐射生物标志物γ-H2AX的检测技术研究进展

电离辐射可导致DNA双链断裂,从而使组蛋白H2AX迅速在双链断裂处磷酸化为γ-H2AX。检测细胞中γ-H2AX聚集处形成的焦点数目可用于评价DNA双链断裂情况,且与辐射剂量相关。因此,γ-H2AX可作为电离辐射的生物标志物,用来评价电离辐射的致突变能力,亦可作为电离辐射生物剂量计,用于估算个体受照剂量。γ-H2AX检测技术在辐射生物学研究、辐射分子流行病学调查,以及辐射事故应急响应与医学处置等方面具有重要应用价值。本文将重点阐述近十年来国内外基于电离辐射生物标志物γ-H2AX的检测方法研究进展和应用前景。     

玉米根V-ATPase的A亚基磷酸化位点的鉴定

以玉米 (Zea mays L.) 根的高纯度液泡膜为材料进行的磷酸化反应表明,液泡膜蛋白的磷酸化可明显提高V型H -ATPase (V-ATPase) 的ATP水解活性和H 转运活性。进一步研究表明,纯化的液泡膜蛋白能被硫代磷酸化,用V-ATPase的A亚基抗体将一条约69 kD的条带鉴定为A亚基。为了测定V-ATPase的A亚基的磷酸化位点,从硫代磷酸化的凝胶中切下A亚基条带并用胰蛋白酶彻底消化。用RP-HPLC分离纯化酶解片断,收集纯化的硫代磷酸化肽段进行质谱分析所测定的分子量为573.83 Da。A亚基胰蛋白酶彻底消化后能产生61个肽段,只有F56肽段的分子量573.66 Da与573.83 Da最接近,而且F56肽段上只有第525位的丝氨酸可以被磷酸化。因此可以确定,玉米根V-AT-Pase A亚基的潜在磷酸化位点为Ser525。就我们所知,这是首次确定植物V-ATPase A亚基的磷酸化位点。     

蛋白磷酸酶2A在真菌细胞中的研究进展

蛋白质可逆的磷酸化修饰在真菌细胞生命活动中发挥着重要作用。磷酸化与去磷酸化过程相互协调。蛋白质中磷酸丝氨酸/苏氨酸位点的去磷酸化反应主要由蛋白磷酸酶2A (Protein Phosphatase2A,PP2A)负责催化。PP2A由催化亚基、调节亚基与结构亚基组合成有活性的三聚体全酶形式发挥功能。本文以模式真菌酿酒酵母、裂殖酵母与人类条件致病菌白色念珠菌为例,总结了PP2A家族成员在真菌细胞中的研究进展及去磷酸化作用调控真菌细胞生命活动的重要性,分析了PP2A调控真菌生命活动尚需解析的作用机制,并提出了可能的研究思路。